光纤通信发展与现状解析

公 选 课 课 程 论 文 (2010 -2011 学年第二学期 

光纤通信发展与现状

学生:周丹丹

提交日期:2011 年 4 月 18 日 学生签名:周丹丹

光纤通信发展与现状

周丹丹

摘要:

本文通过介绍及时、准确全面地获取信息在当今这个竞争时代的重要性,指出光纤 通信与我们的生活息息相关对我们的生产和生活中起到了相当关键的作用。 并简单介绍 了了国际光纤通信四十多年来的发展历程,并进一步描述了自 1960年光纤之父高锟等 人首先提出了用低吸收的光纤做光通信至今,光纤通信的发展。并具体针对在我国出现 不久的 3G 手机上网和手机网上银行做了一些介绍,并提出自己的一些观点和看法。最 后结合现状和相关文献对光纤通信未来的发展趋势和方向做一些介绍。

关键字:光纤通信、发展、手机、 3G 、光联网

一、 信息的重要性

回顾历史,古人烽火狼烟、快马加鞭、鸿雁传书„„这些历史典故都告诉我们一个 道理——只有具备及时获取全面、准确的信息,把握动态、解决问题的能力,才能抓住 机遇、才能充分展示和发挥自己的才华、扬长避短,取得成功。

一直到信息大爆炸的今天,竞争日益激烈。各个国家、企业甚至个人想要在竞争中 掌握主动权,就一定要及时、详细了解当今世界的各个行业的发展的现状和趋势,结合 自身条件及时调整自己的战略,使之与时代环境相符合。只有这样才可能在竞争中取得 最后的胜利,使人类文明不断前进、不断进步。

如何才能满足人们的需求,有效、及时地传递大量信息呢?人们迫切需要一种新的 传输媒介。

二、 关于光纤通信

【 1】

光纤通信是用光作为信息的载体,以光纤作为传输介质的一种通信方式。光纤通信 系统可分为三个基本单元:光发射机、光纤和光接收机。它首先要在发射端将需传送的 信号进行光电转换,再经光纤传输到接收端,接收端将接收到的光信号转变成电信号, 最后还原成原信号。光纤通信系统的构成具体如下:

耦 合 器

中 继 器

放 大 器

由上图我们知道,在光纤系统中,光是信息的载体。因此,光纤通信作为一种通信 方式,与其他形式通信相比优势就充分显示出来:

1、频带宽,通信容量大。

2、损耗低,中继距离长。

3、抗电磁干扰。

4、无串音干扰,保密性好。

5、光纤线径细、重量轻、柔软。

6、光纤的原材料资源丰富,用光纤可节约金属材料。

由于光纤通信的诸多优点,除了在公用通信和专用通信中使用外,它还在其他许多 领域,如测量、传感、自动控制及医疗卫生等方面得到了广泛的应用。

当然,未来还有更多新未知的领域等待着人类去探索、应用„„

三、国际光纤通信的发展历程

在人类文明的发展进程中,无可否认,社会信息化的发展起着至关重要的作用。 20世纪下半年以来科学技术特别是信息技术发展很快,并且由于光纤通信的应用十分广 泛,几乎涉及到我们生活中的方方面面,于是光纤通信就在我们的生活和生产中起到相 当关键的作用。光纤与我们的生活息息相关,现在我们的生活几乎离不开它!可是现在 回过头来仔细算一算,国际光纤通信发展的里程碑,大概前后只有五十多年——

【 2】 1955年,英国科学家卡帕尼,发明了玻璃光导纤维。

1960年华人高锟(光纤之父等人,他们首先提出了用低吸收的光纤做光通信。 1970年, 光纤通信有很大的发展源于建立了一个很强的基础:一方面是传导光波的 光纤,这个美国的柯林公司已经做出了每公里 20分贝的低损耗;另外一方面,光源是 很重要的,贝尔实验室研制成功室稳连续运转的半导体激光器。这两个一结合,光纤通 信就有了基础。

1978年,美国在芝加哥市首先开辟了第一条光纤通信线路。

1988年左右, 1.55微米波长的光纤损耗率它低到 0.2个分贝每公里,这就是有两 个数量级的降低它的损耗,这样就可以传输很远。在同年,这是英国的南安普敦大学, 他们发明了掺铒光纤放大器。这样的话,就不需要把光信号变成电进行放大,然后再输 送出去,再转成光信号,不用光电光的转换,而是直接用光来放大。

19年美国首次进行了波分复用的光通信实验。

1998年, 美国实现了密集波分复用的长途光通信, 它的传输速率达到每秒一个太比 特,所以我们叫太比特。我们就进入了这样一个高速的时代,太比特的时代。

四、 光纤通信目前在中国的现状与发展

通过前面的叙述我们知道, 20世纪的信息技术的特点是以微电子学为基础。 微电子 学的发展,促进了信息技术的发展,它的关键技术是晶体管等电子器件。有了晶体管以 后,就有了开关,有了放大,有了调制各种各样的器件。把这些器件和这些元件集成在 一起,就成为集成电路。我们电子计算机的芯片,就是集成电路组成的。同时,由于电 子通信当时也得到很大的发展,将电子通信和电子计算机结合起来,就变成了我们今天 的电子互联网。

同时,随着电子互联网在我国的进一步发展和逐步普及,越来越多新的技术进入了

我们的眼球。其中最主要的一支力量就是 3G 上网——

【 3】

所谓 3G 上网就是继 GSM 、 GPRS 、 EDGE 后的新的技术。在我国,国内三大运营

商之一中国移动采用的是自主产权的 TD-SCDMA, 速度可达 2.8M ; 中国电信采用 cdma2000技术,目前 EVDO REV.A 网络速度可达 3.1M 。而中国联通采用的是国际主流 WCDMA 技术, 理论速度可达 7.2M 。 3G 手机上网采用的是是数字调制技术,关键之一是时分多址,就 是说每一个用户在某一个时间上选用载频并且只能在特定时间下收信息。

【 4】

其调制模型及调制系统的基本结构如下所示:

调制模型

调制系统的基本结构

同时,随着互联网与移动通信技术发展的不断推进,传统的银行服务方式已被赋予 了新的内涵,手机银行业务正式顺应这种历史潮流而产生的。手机银行又被称为移动银 行, 是银行和移动运营商共同推出的一个新的服务项目, 它将无线通信技术的 3A (任何 时间、 任何地点、 任何方式 优势与现有金融业务相结合, 为客户提供更方便、 更快捷、 更随心所欲的服务。成为继 ATM 、互联网、 POS 之后银行开展业务的强有力工具,越来 越受到国际银行业者的关注。

其原理是基于 WAP 技术,依托移动通讯网络,为手机客户提供的账户查询、转账、 缴费付款消费支付等金融服务的电子银行业务;并由手机、 GSM 短信中心和银行系统构 成。在手机银行的操作过程中,用户通过 SIM 卡上的菜单对银行发出指令后, SIM 卡根 据用户指令生成规定格式的短信并加密,然后指示手机向 GSM 网络发出短信, GSM 短信 系统受到短信后,按相应的应用或地址传给相应的银行系统,银行对短信进行预处理, 再把指令转换成主机系统格式,银行主机处理用户的请求,并把结果返回给银行接口系

频带信号 基带信号

信 源

信 编 码

信 道 编 码

调 制 器

信 解 调 器

信 道 解 码

受 者

噪声源

统,接口系统将处理的结构转换成短信格式,短信中心将短信发送给用户。

虽然用手机进入自己的银行账户可能看起来安全,但安全专家表示,潜在黑客可能 假冒运营商向你发送一条短信,轻松获取你的机密信息。清楚这种风险的人认为风险极 低,因只有极少一部分人用手机进入银行账户,但随着手机互联网使用的增加,这种风 险也越来越大。

因此,虽然光线通信发展到现在已经非常伟大,但随着科技水平的不断发展,还是 会有不少漏洞会慢慢浮出水面。人类在光纤通信这一块还是要不断探索、进取,不断发 现新领域,新技术。

五、 光纤通信未来发展

虽然今天的互联网极大地方便了人们的生活,我们可以通过互联网来传递、搜集 各种各样的信息,并可以进行信息处理。互联网在当今世界的地位也越来越重要,但是 目前普及的电子互联网它的速度不够快,我们常常会感到上网有困难,所以人类有必要 进一步发展通信网——“将光子器件和电子器件放在一起,来组成一个光电子的关键技 术。这个技术就是异质结结构和器件和光电子集成。有了异质结的结构器件,就可以设 计产生激光二极管,这就是作为光纤通信的光源。将来的计算机估计也会把光纤的技术 放进去,就是光电混合的光电子集成。有了这两个关键技术,就可以发展光纤通信和高 速计算机,然后实现高速的光纤互联网。过去的电子互联网就相当于一个羊肠小道,而 这个光纤互联网就像是一个信息的高速公路。 ”

除了上述实现光联网这个战略大方向外, 光纤通信的发展趋势还有以下几个方面 【 5】

(1向超高速系统的发展。

(2向超大容量波分复用(WDM 系统的演进。

(3新一代的光纤——目前已出现的有非零色散光纤和无水吸收峰光纤。

(4光纤到家庭 (FTTH的发展

六、结束语

从上述涉及光纤通信的几个方面的发展现状与趋势来看,最后我们的结论是:光纤 通信的发展趋势是从光电混合,向全光方向发展,光纤通信的发展方向,是往三网合一 的全光网络方向发展。那个时候的网络就是光网,实际上就是光纤网。现在我们完全有 理由认为光纤通信进入了又一次蓬勃发展的新高潮。而这一次发展高潮涉及的范围更 广, 技术更新更难 , 影响力和影响面也更宽, 势必对整个电信网和信息业产生更加深远的 影响。它的演变和发展结果将在很大程度上决定电信网和信息业的未来大格局,也将对 下一世纪的社会经济发展产生巨大影响!

参考文献 :

[1] 电子工业出版社出版 《光纤通信》

[2]《现代光纤通信系统》第一章 通信的基本概念和发展

[3]

[4] 人民邮电出版社出版《通信原理》

[5] http://zhidao.baidu.com/question/30443807.html?si=1 课程总结： 光纤通信在当今社会公用通信和专用通信、测量、传感、自动控制等方面都有广泛 的应用，极大地方便了人们的生活、促进了社会的发展。人们的生活几乎已经离不开它 了。 每天，我理所当然地享受光纤通信带来的方便，渐渐变得麻木。却对网络，通信系 统等等这些高科技的工作原理一无所知。很庆幸选修了光纤通信这一门选修。通过学习 让我对光纤通信这一伟大的科学比以前有了深入的了解，扩大了我的知识面，增长了我 的知识。 首先在第一节课中，我们学习了光纤的概念，并了解了光纤通信系统的构成，包括 三个基本单元：光发射机、光纤和光接收机。以此为开端，在以后的课程分别针对不同 的基本单元做了更进一步和细致的了解： ① 光纤：单模光纤、多模光纤； ② 光源和光发射机，包括光的自发发射，受激吸收和受激发射，介绍了发光二极管 和激光二极管两种光源的工作原理和应用； ③ 光检测器和光接收器，其中光检测器工作基于半导体材料对光的吸收原理，它是 将光信号转换成电流信号的器件； ④ 光网络器件，包括耦合器、滤波器、隔离器、环形器、光开关等等 课堂内容十分充实，知识十分丰富。 老师采用的教学方式是前两节课为我们讲授课本上的知识，有时会用半节课的时间 做一些随堂小测验，一方面检测了我们还有哪些知识学的不够扎实，查漏补缺，加深了 我们对课堂内容的理解。虽然每节课都安排的很紧，有时觉得老师有些严格，但是几堂 课下来，还是真正感觉到学到了知识。不会像有些选修课一样，上课听了，没有及时做 相应的练习，过了几天刚学知识就渐渐遗忘了。并且，有时最后一节课，老师会给我们 放一些与课程内容相关的视频， 我本人觉得这种方式非常好， 因为观看视频学习更有趣， 而且视频里面涉及了很多课外的知识„„让我印象深刻的有关于光纤的拉制工艺、伽利 略与望远镜等等，很生动有趣，也是两节课下来适当的放松，劳逸结合非常好！ 这里也要和老师提一下建议，课本与老师的课件不同步，有时会不清楚老师到底讲 到了哪里，会觉得有一点乱，所以希望老师可以适当修改一下课件与教材同步，也方便 我们课后的学习。或者老师讲课件到哪里提示我们一下课件上的内容在书上的第几页， 也比较方便我们做笔记，同时也可以加强一下老师与同学们之间的一些互动。 通过这一段时间的学习，不仅较全面地了解了光纤通信的一些基本知识，而且也让 我觉得自己这方面的知识还很薄弱，以后还要加强学习，扩大自己的知识面，促进全方 面的发展，做一个社会需要的复合型人才！